JPH0360368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は穿設装置において、フレキシブルプリ
ント回路基板（以下FPCと称す）等の被加工物
に穿設された穿設孔を検査する検査方法に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、FPCは透明なベースフイルムおよび
オーバーレイフイルムと、これら両フイルム間に
介在された導電箔とからなるサンドウイツチ構造
をなし、その製造工程において多数のガイド孔が
穿設される。このガイド孔は、オーバーレイフイ
ルムに穿設する孔の位置決め、オーバーレイフイ
ルムとベースフイルムとの接合用の位置決めおよ
び導電箔とオーバーレイフイルムが接合されたベ
ースフイルムから所定形状の製品を打抜くための
位置決めに使用されるほか、端子取付用として導
電箔のラウンド部に対して穿設され、更には紫外
線インキで被覆されているFPCに穿設されるも
ので、その加工精度が製品の歩留りに直接影響を
及ぼすため、高精度加工が要求される。

このようなガイド孔の穿孔装置としてはFPC
を挟んで対向するポンチおよびダイスと、同じく
FPCを挟んで対向しFPC被加工部、例えばラウ
ンド部を撮影するカメラおよび光源とを備えたも
のが知られている。その場合、ポンチとカメラと
を所定距離はなして配設し、カメラによりラウン
ド部の中心を検出後ポンチをラウンド部上方に移
動させてパンチングする方法と、カメラとポンチ
とを同一軸線上に配置しておき、ラウンド部の検
出時にポンチがカメラの視界を妨げないよう該ポ
ンチを移動させ、パンチング時に元の位置に戻す
方法の２種類がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した従来のパンチング方法はい
ずれもカメラ一台で済み、しかも真上から検出す
るため光の屈折による悪影響を受けないという長
所がある反面、パンチング時にポンチを移動させ
る必要があるため、歯車のバツクラツシユ等によ
る誤差が不可避で高い穴明精度が得られない、マ
シンタイムが長くなる、パンチング後正確に穴が
明いたかどうかを検査したい場合にはカメラの視
界を妨げないようポンチを再び移動させなければ
ならず時間がかる、穿設孔の精度検査のためのソ
フトウエアが複雑であるかなどの不都合があつ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る穿孔装置における穿設孔の検査方
法は、上述したような点に鑑みてなされたもの
で、相対的に前後および左右方向に移動されるワ
ーク載置台および穿孔機を備え、この穿孔機に、
穿孔位置をそれぞれ斜め上方から撮影し、かつ前
記ワーク載置台と穿孔機の前後および左右方向の
相対的移動軸線上に90°をなして変位する第１お
よび第２のイメージセンサをそれぞれ配設した穿
孔装置であつて、前記穿孔機によりあらかじめ所
定の穴径を有する基準孔を穿設し、この基準孔を
前記第１および第２のイメージセンサで撮影し、
その夫々の基準孔画像内の長軸側各端部にそれぞ
れテストポイントを設定してその座標位置を制御
装置に記憶し、しかる後前記穿孔機により被加工
物に穿設した穿設孔を前記第１および第２のイメ
ージセンサで撮影すると共にその夫々の画面にあ
らかじめ記憶した前記テストポイントを表示し、
これらポイントが各穿設孔画像内に位置するか否
かを検査するようにしたものである。

〔作用〕

本発明による検査方法においては、イメージセ
ンサを斜視させて穿孔機に搭載しているため、穿
孔機がイメージセンサの視界を穿設の瞬間以外は
妨げることがなく、したがつて穿設後そのままの
状態で穿設孔の精度確認に移行することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る検査方法を採用した穿孔
装置の一実施例を示す側断面図、第２図は同装置
の要部一部破断正面図、第３図は穿孔機とイメー
ジセンサの相対的位置関係を示す図、第４図は回
路構成を示すブロツク図である。これらの図にお
いて、１はその上面後端部に略コ字形の支持アー
ム２を一体的に配設してなる移動台で、この移動
台１は第１の駆動装置３の回転がボールネジ４を
介して伝達されることにより、所定の間隔を保つ
て平行に配設された左右方向に長い前後一対のレ
ール５Ａ，５Ｂに沿つて左右方向、すなわちＸ方
向に往復移動されるように構成されている。

前記支持アーム２の上端側水平部２Ａは下端側
水平部２Ｂよりも前方に長く延在し、前記レール
５Ａ，５Ｂと平行に配設された補強シヤフト６に
より案内保持されており、また該水平部２Ａの前
端には第１および第２のイメージセンサ１０，１
１を搭載してなる穿孔機７が配設されている。

穿孔機７は、後述するワーク載置台２０の治具
２０Ｂを挾んで上下に同軸配置された周知のポン
チ８およびダイス９、パンチング時に制御装置３
０からの駆動信号によつて駆動し前記ポンチ８を
瞬間的に下降させるポンチ用シリンダ１２と、同
じくパンチング時に制御装置３０からの駆動信号
によつて駆動し前記ダイス９を所定高さ位置まで
上昇移動させるダイス用シリンダ１３等で概ね構
成されている。

前記第１のイメージセンサ１０は前記穿孔機７
の前面に、該穿孔機７の中心軸Ｌを含み前記移動
方向（Ｘ方向）と直交する面内にあるようにかつ
中心軸Ｌに対して前方に傾いて取付けられること
により、第３図に示すようにその工具中心軸L₁
が前記穿孔機７の中心軸Ｌから該穿孔機７の移動
方向と直交する方向、換言すれば前記ワーク載置
台２０の移動方向（矢印Ｙ方向）に角度θ₁だけ傾
いている。一方、前記第２のイメージセンサ１１
は前記穿孔機７の左側面（又は右側面）に、該穿
孔機７の中心軸Ｌを含み前記移動方向（Ｘ方向）
と平行な面内にあるようにかつ中心軸Ｌに対して
左側に傾いて取付けられることにより、その工具
中心軸L₂が前記第１のイメージセンサ１０の工
具中心軸L₁と直交し、かつ前記中心軸Ｌから穿
孔機７の移動方向（Ｘ方向）に角度θ₂だけ傾いて
いる。そして、前記第１および第２のイメージセ
ンサ１０，１１の傾斜角度θ₁，θ₂は、前記中心軸
Ｌと工具中心軸L₁，L₂の延長線とが、穿孔機７
による穿孔位置、すなわち前記ワーク載置台２０
上に載置され前記穿孔機７によつて穿孔されるシ
ート状ワーク４０の表面の一点Ｑにてほぼ交差す
るよう調整される。この場合、本実施例において
は傾斜角度θ₁，θ₂を共に30°に設定し穿孔位置を
それぞれ斜め方向から指向させたが、かならずし
も等しい角度でなくともよく、要はワーク４０上
の一点Ｑにおいて中心軸Ｌと互いに交差するよう
取付けられるものであればよい。また、本実施例
においては第１および第２のイメージセンサ１
０，１１として共に「絵素」（Piccel）が約横400
個、約縦250個の固体素子カメラを採用している。

前記ワーク載置台２０は、第２の駆動装置４１
の回転がボールネジ４２を介して伝達されること
により、所定の間隔を保つて平行に配設された前
後方向に長い左右一対のレール４３Ａ，４３Ｂに
沿つて前後方向、すなわちＹ方向に往復移動され
る略〓形の治具受台２０Ａと、この治具受台２０
Ａの上端面に蝶ねじ４４、図示しない位置決めピ
ン等によつて固定され前記ポンチ８とダイス９と
の間に介在される前記治具２０Ｂ等で構成され、
治具２０Ｂには真空ポンプに接続され前記ワーク
４０を吸引するため多数の吸気孔（図示せず）
と、多数のガイド孔形成用孔４５が形成されてい
る。この場合、真空引きに限らずアクリル板等の
適宜な固定手段によつて固定してもよいこは勿論
である。

前記第１および第２の駆動装置３，４１として
はパルスモータ（またはサーボモータ）が使用さ
れ、前記制御装置３０より駆動回路４７を介して
送られてくるパルス信号によりそれぞれ別個独立
に駆動制御される。

前記ダイス用シリンダ１３は前記移動台１の上
面前端部に縦設され、その可動板１３ａの前端に
前記ダイス９が光源ボツクス５０を介して配設さ
れている。前記光源ボツクス５０には、２つの電
球５１，５２が前記各第１および第２のイメージ
センサ１０，１１の工具中心軸L₁，L₂の延長線
上に位置して配設されると共に各電球５１，５２
の上方にそれぞれスリガラス５３，５４が配設さ
れている。また光源ボツクス５０は一対の垂直な
支柱５６，５７によつて上下動自在に保持され、
前記ダイス用シリンダ１３の駆動により前記可動
板１３ａと一体的に昇降される。なお、可動板１
３ａは所定高さ位置まで上昇すると、前記ダイス
９の上端部は前記治具２０Ｂに設けられている或
る一つのガイド孔形成用孔４５に挿入され、ワー
ク４０の下面と近接対向、もしくは軽く接触す
る。そして、この状態において、ポンチ用シリン
ダ１２が駆動してポンチ８を下降させると、所定
の孔が前記ワーク４０に穿設される。なお、５８
は穿設時における可動板１３ａのたわみを防止す
るストツパ、５９はワーク４０のカス受けであ
る。

前記ワーク４０は、本実施例の場合第５図に示
すように透明なベースフイルム６０と、導電箔６
１と、透明なオーバーレイフイルム６２とを積層
接着した３層構造のFPCとされ、その所定箇所
には多数のラウンド形成部６４と、ガイド孔形成
部（図示せず）とが設けられており、これらラウ
ンド形成部６４とガイド孔形成部とが前記治具２
０Ｂの孔４５にそれぞれ対応位置するよう該ワー
ク、すなわちFPC４０が治具２０Ｂ上に位置決
め載置され前述した吸気孔による吸気作用により
吸着固定されるようになつている。前記導電箔６
１の前記ラウンド形成部６４およびガイド孔形成
部にそれぞれ対応する箇所にはあらかじめ直径
0.5〜1.0mm程度の小孔６６が形成されており、こ
の小孔６６の中心と前記穿孔機７の中心軸Ｌとが
一致すると、該穿孔機７により所定の径（例えば
４mm）のラウンド孔もしくはガイド孔（穿設孔）
が穿設される。また、前記小孔６６は前記第１お
よび第２のイメージセンサ１０，１１によつてそ
れぞれ撮影され、その画像が前記制御装置３０に
送られる。小孔６６の撮影は、前記各電球５１，
５２から出た光が前記ベースフイルム６０および
オーバーレイフイルム６２を透過するため十分可
能である。第１のイメージセンサ１０によつて撮
影された画像は、前述した通り該センサ１０が前
記中心軸Ｌに対してＹ軸方向に角度θ₁だけ傾いて
いるため、第６図に示すようにＸ軸方向に長い楕
円となる。一方、第２のイメージセンサ１１によ
つて投影された画像は、該センサ１１が前記中心
軸Ｌに対してＸ軸方向に角度θ₂だけ傾いているた
め第７図に示すようにＹ軸方向に長い楕円とな
る。

前記制御装置３０は、前述した通りポンチ用シ
リンダ１２およびダイス用シリンダ１３を駆動制
御すると共に前記第１および第２のイメージセン
サ１０，１１による画像に基づきこれら画像の重
心位置を演算し、この重心位置とあらかじめ記憶
している穿孔機７の中心軸Ｌの位置とのずれ量を
算出し、そのずれ量に応じた信号を前記駆動回路
４７に送出して第１および第２の駆動装置３，４
１を駆動制御するためのもので、そのためマイク
ロコンピユータが使用される。前記各イメージセ
ンサ１０，１１からの情報はリアルタイムでフレ
ームメモリーに取込まれる。各イメージセンサ１
０，１１によつて撮影された画像は、前記制御装
置３０を介してカラーモニター４８（第４図）に
送られる。

次に上記構成からなる穿孔装置による穿孔動作
および精度確認について説明する。

先ずFPC４０への穿孔開始に先がけて制御装
置３０により穿孔機７の中心軸Ｌ位置を検出、記
憶するため、第８図に示すように光を透過しない
ベタのフイルム７０を第１および第２イメージセ
ンサ１０，１１の視野内にセツトし、前記穿孔機
７で所定の穴径（４mm）を有する基準孔７１を穿
設する。第１のイメージセンサ１０，１１によつ
てそれぞれ撮影される前記孔７１の画像（基準孔
画像）は第６図および第７図に示すようにＸ軸方
向とＹ軸方向に長い楕円７２，７３となり、これ
により両楕円７２，７３の重心位置Px（Xa、
Ya）、Py（XA、YA）を求める。この場合、座標
は、全て画面左上の点を原点0x、0yとし、この
原点0x、0yからの絵素数で示される。

次に、前記２つの楕円７２，７３を第９図に示
すように合成してその重心Ｐを求める。この重心
Ｐは２つの楕円７２，７３の面積が等しくなる縦
と横の線Xa，Y_Aの交点Ｐ（Xa，Y_A）であり、従
つて前記穿孔機７の中心軸Ｌの座標はこの重心Ｐ
（Xa，Y_A）として求められる。

更に第６図に示した基準孔画像より２つのテス
トポイント（光の当る点）TP₁，TP₃を定める。
これらのテストポイントTP₁，TP₃は穿設後の穴
精度を確認するためのもので、楕円７２の長軸
Ya上であつて重心Pxを挾んで対称な位置にあ
り、かつ該重心Pxからよい遠い位置にある任意
の点を選ぶことが望ましい。動揺に第７図に示し
た基準孔画像より２つのテストポイントTP₂，
TP₄を定める。これらのテストポイントTP₂，
TP₄も楕円７３の長軸XA上であつて重心Pyを挾
んで対称な位置にあり、かつ該重心Pyからより
遠い位置にある任意の点が選ばれる。

楕円７２の長径は４mm（ポンチ７の径）と判つ
ているので、この長径を画素数Nxで割れば、Ｘ
軸方向の１画素当りの距離D_X（D_X＝４／Nx）が
求まる。

同様に楕円７３の長径も４mmで、該長径を画素
数N_Yで割れば、Ｙ軸方向の１画素当りの距離D_Y
（D_Y＝４／N_Y）が求まる。

そこで、このようにして求めた情報Ｐ，D_X，
D_Y，TP₁〜TP₄を制御装置３０のメモリーに記憶
しておく。

制御装置３０による情報記憶が終了すると、
FPC４０を治具２０Ｂ上に位置決め固定し、穿
孔機７による穿孔を開始する。穿孔に際しては、
FPC４０の小孔６６の中心をいかに正確にかつ
速く探し出し、穿孔機７の中心軸Ｌと一致させる
かが重要なポイントとなるが、本装置においては
あらかじめ記憶した前記情報P₁，D_X，D_Yを用い
て中心合せを行なつているので、正確かつ迅速で
ある。

すなわち、穿孔機７およびワーク載置台２０を
駆動装置３，４１によつてＸ，Ｙ方向にそれぞれ
所定距離移動させて１番目の小孔６６を第１およ
び第２のイーメジセンサ１０，１１の視野内に位
置させる。この場合、当然のことながらFPC４
０の各小孔６６は、あらかじめ定められた機械的
原点位置からの距離として制御装置３０に記憶さ
れているものとする。

第１および第２のイメージセンサ１０，１１の
視野内に入つた前記小孔６６は該センサ１０，１
１によつてそれぞれ撮影され、その画像が制御装
置３０に送られる。この時、第１のイメージセン
サ１０による画像の重心P₁は第１０図に示すよ
うにXaからΔxだけＸ軸方向にずれ、第２のイメ
ージセンサ１１による画像の重心P₂は第１１図
に示すようにYAからΔyだけＹ軸方向にずれてい
るものとする。制御装置３０は直ちにこれら両画
像を合成しその重心位置P₁を前述したと同様に
求める。すなわち、この重心位置P₁は両画像の
合成により、その両画像の面積が等しくなるライ
ンxa₁，YA₁の交点であり、したがつてその座標
R₁（xa₁、YA₁）が求められる。重心位置P₁が求
まると、制御装置３０にあらかじめ記憶されてい
る重心位置Ｐ（Xa、YA）とのずれ量Δx，Δyを
算出する。Δx，ΔyはXa−Xa₁、YA−YA₁より
簡単に求めることができる。また、どちらにずれ
ているかもその正負により判定される。

次に、このずれ量Δx，ΔyにそれぞれD_X，D_Y
を乗じると、穿孔機７の中心軸Ｌと小孔６６の実
際にずれている距離l_Xnn（lx＝Δx×D_X）、l_ynn（ly
＝Δy×D_Y）が求まる。

そこで、この距離lx，lyに相応する信号を駆動
回路４７に送出して第１および第２の駆動装置
３，４１を駆動し、これにより穿孔機７およびワ
ーク載置台２０をそれれＸ方向、Ｙ方向に所定の
距離lx、lyだけ移動させれば、穿孔機７の中心軸
Ｌと小孔６６の中心とが正確に一致する。さらに
この時点で画像を取り込み再度P₁を求め、Δx＝
Δy＝０となつたことを確認する。そして、この
状態において穿孔機７による穿孔が行なわれる。
このようにして１番目の小孔６６に対する穿孔が
終了すると、２番目の小孔に対する穿孔に移行す
るわけであるが、この時穿孔された孔の精度確認
が行なわれる。

精度確認は、穿孔機７が第１および第２のイメ
ージセンサ１０，１１の視界を妨げないため穿孔
終了直後のそのままの状態で行なわれるもので、
第１２図および第１３図に示すように前記制御装
置３０に記憶された前記テストポイントTP₁〜
TP₄が全て穿孔孔の画像内にあるか否か、換言す
れば明るいか否かでチエツクし、全てのテストポ
イントTP₁〜TP₄が明るければ画像内に位置する
ため合格、１つでも暗ければ画像の外に位置する
ため穿設された孔がずれの許容限度以上にずれて
いるものと判定し不合格とする。この場合、どの
テストポイントが穿設孔画像よりどれだけはみ出
しているかによりそのずれの方向と変位量を確認
することができる。

このようにして１番目の小孔６６に対する穿孔
および穿孔後の精度確認が終了すると、ワーク載
置台２０が所定距離移動して次の小孔を第１およ
び第２のイメージセンサ１０，１１の視野内に位
置させる。そして、その後の位置合わせ、穴明け
加工およびその精度確認は上述したと全く同様で
あるため、説明を省略する。

穿孔機７の中心軸Ｌと小孔６６のズレを計算す
る時間は、0.05〜0.2秒程度パンチング後の精度
確認に要する時間は、50μsec程度で、十分実用に
耐え得るものである。また、ずれ量Δx，Δyによ
つて中心合せを行ない、フイードバツクさせれば
機械的誤差による位置ずれを解消でき、高精度な
孔加工を行なうことができる。また、２台のイメ
ージセンサ１０，１１を直交させて配置し、その
画像を合成して重心位置を求めているため、光の
屈折により影響されることがなく、高精度に重心
位置を測定できる。

また、特に穿孔された孔を透過する光以外イメ
ージセンサ１０，１１には入光しないように条件
設定しておけば、その直径を求めるソフトウエア
が非常に簡単となり、処理時間を短縮できる上、
トラブル発生時の対応にも有利である。

なお、上記実施例はワークとして３層構造の
FPCを使用した場合について説明したが、本発
明はこれに何ら特定されることなく、ベースフイ
ルムと導電箔とから成るFPCのラウンド孔加工、
更には一般のリジツトなプリント基板、鉄板、木
材等の加工にも応用し得ることは勿論である。

また、上記実施例は各イメージセンサ１０，１
１に対応して光源（電球５１，５２）を配設した
が、ワークの被加工部が、その周囲と明確に区別
して撮影されるものであれば、かならずしも透過
光源を必要とするものではない。

また、上記実施例はFPC４０を吸引して治具
２０Ｂ上に固定したが、適宜な押圧部材で押圧固
定したり、周囲を引張つたりして固定するなど、
種々の変更が可能である。

さらに、上記実施例は穿孔機７をＸ軸方向に、
ワーク載置台２０をＹ軸方向に移動させるように
構成したが、例えば穿孔機７とワーク載置台２０
のいずれか一方をＸおよびＹ軸方向に移動させ、
他方を固定してもよい。

また、上記実施例はポンチ８とダイス９で穿孔
機７を構成したが、ドリルを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る穿孔装置によ
る穿設孔の検査方法は、穿孔位置をそれぞれ斜め
上方から指向し、かつ90°回転した位置関係を保
つことによりワーク載置台と穿孔機の前後および
左右方向の相対的移動軸線上に位置する第１およ
び第２のイメージセンサを前記穿孔機に配設し、
穿孔機によつてあらかじめ基準孔を穿設し、この
基準孔を第１および第２のイメージセンサで撮影
し、その夫々の基準孔画像の内側で長軸側各端部
にそれぞれテストポイントを定めてその座標位置
を制御装置に記憶し、しかる後穿孔機にたり被加
工物を穿設した穿設孔を前記第１および第２のイ
メージセンサで撮影し、その夫々の画面にあらか
じめ記憶した前記テストポイントを表示し、これ
らポイントが各穿設孔画像内に位置するか否かを
検査するようにしたので、パンチング後の状態で
穿孔機を移動させることなく穿設孔の精度確認を
行なうことができ、したがつて精度確認に要する
時間を大幅に短縮できる。

また、穿設された孔を透過する光のみをイメー
ジセンサで検出するようにすると、ソフトウエア
を簡素化でき、処理時間の短縮が可能であるほか
トラブル発生時の対応も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検査方法を採用した穿孔
装置の一実施例を示す側断面図、第２図は同装置
の要部正面図、第３図は穿孔機とイメージセンサ
の相対的位置関係を示す図、第４図は電気回路の
ブロツク図、第５図はワークの要部断面図、第６
図は第１図のイメージセンサによる画像を示す
図、第７図は第２のイメージセンサによる画像を
示す図、第８図はフイルムへの穿孔を示す図、第
９図は２つの画像を合成した図、第１０図は第１
のイメージセンサによる画像を示す図、第１１図
は第２のイメージセンサによる画像を示す図、第
１２図および第１３図はパンチングされた孔の精
度確認を説明するための図である。 ３……第１の駆動装置、７……穿孔機、１０…
…第１のイメージセンサ、１１……第２のイメー
ジセンサ、２０……ワーク載置台、３０……制御
装置、４０……ワーク、Ｌ……中心軸、L₁，L₂
……工具中心軸、Ｐ，Px，Py……重心、TP₁〜
TP₄……テストポイント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相対的に前後および左右方向に移動されるワ
   ーク載置台および穿孔機と、この穿孔機に、該穿
   孔機による穿孔位置をそれぞれ斜め上方から撮影
   し、かつ前記ワーク載置台と穿孔機の前後および
   左右方向の相対的移動軸線上に90°をなしてそれ
   ぞれ配設された第１および第２のイメージセンサ
   を備えた穿孔装置であつて、あらかじめ所定の穴
   径を有する基準孔を前記穿孔機に穿設し、この基
   準孔を前記第１および第２のイメージセンサで撮
   影し、その夫々の基準孔画像はそれぞれＸ軸、Ｙ
   軸方向に長い楕円で、各基準孔画像内長軸側各端
   部はそれぞれテストポイントを設定してその座標
   位置を制御装置に記憶し、しかる後前記穿孔機に
   より被加工物に穿設した穿設孔を前記第１および
   第２のイメージセンサで撮影すると共にその夫々
   の画面にあらかじめ記憶した前記テストポイント
   を表示し、これらポイントが各穿設孔画像内に位
   置するか否かを判定検査するようにしたとを特徴
   とする穿設孔の検査方法。